EDISI MEI2002, Volume VII, No.2 ISSN :0854-9524

## PERLINDUNGAN KEASLIAI\ CITRA

## DtrNGAN TEKNIK WATERMARKING
, OIeh: lYidiyanto Tri Handoko dan Dwi Agtts Diartono

## 1. PENGANTAR
Konsep perlindungan keaslian dan hak cipta mempakan kepentingaii utama dalam kerangka  masyarakat infonnasi kita. Sebagai contoh, saluran tv biasanya menempatkan gambar logo kecil yang bisa dilihat di pojok sebagai  salah  satu bentuk perlindungan  hak cipta. Dengan cara ini kesempatan  adanya  penggandaan yang tidak sah bisa diperkecil dan penerima  dapat  dengan mudah mengidentifikasi  sumber tv tersebut. Uang  kerlas juga menggunakan watermark untuk tujuan perlindutgan keaslian,  yang mana sangat sulit  untuk dihasilkan dengan teknik fotokopi konvensional.
Logo-logo,  pola-pola serta gambar-gambar yang disebutkan  diatas  merupakan  contoh- contoh yang biasa ditemui pada visible watermarft (watermark yang bisa dilihat).
Saat ini, teknologi digital yang berkembang  cepat menggantikan  teknik-teknik tradisional untuk transmisi, prosesing  dan penyimpanan  informasi. Sejumlah besar peralatan dan aplikasi komputer tersedia untuk rnenghasilkan dan memanipulasi produk-produk  digital. Meskipun  demikian, pada  saat yang sama,
metode  pembajakan menjadi lebih kuat karena duplikasi, pemalsuan, dan retransmisi lebih mudah dari sebelumnya. Visible watermark  juga dapat diterapkan untuk melindungi  produk-produk digital dengan cara tradisional.
Namun, kontribusi mereka untuk perlindungan hak cipta  dan pembuktian keaslian  kurang memadai. Teknik-teknik prosesing digital modem dapat digunakan  dengan maksud jahat  yakni  untuk menghapuskan  atau  menggantikan visible watetmark. Dalam usaha untuk mengatasi problem tersebut dikembangkan teknik yang disebut invisible digital watermark (watermark
"Perlindungan Keaslian Citra dengan  Teknik Wartermarking" 165
EDISI MEI2002, Volume VII, No. 2 ISSN 2 0854-9524
digital yang tak terlihat) atau invisibte digital stamp. Namun  demikian, masalah
penciptaan  sistem watermarking  yangefisibn dan kuat  masih  tetap terbuka'

## 2. WATERMARKTI\G
Istilah watermarking  tnt muncul dari salah  satu cabang ilmu yang disebut dengan  steganography.  Steganography  merupakan  suatu cabang ilmu yang mempelajari tentang bagaimana  menyembunyikan suatu  informasi "rahasia" di dalam suatu informasi  lainnya. Steganography  mempunyai  sejarah yang hampir sama dengan cryptograhpy, keduanya  banyak  digunakan temtama pt(6'zaman perang.
Perbedaan stegranograpy dengan cryptogrctphy  terletak  pada bagaimana  ploses penyembunyian  data dan hasil akhir dari proses tersebut.  Ctyptograpfty melakukan proses pengacakan data aslinya sehingga menghasilkan data  terenkripsi  yang benar- benar acak dan berbeda dengan aslinya, sedangkan stegranography menyembunyikan dalam data lain yang akan  ditumpanginya tanpa  mengubah data yang ditumpanginya tersebut sehingga  data yang ditumpanginya sebelum dan  setelah  proses  penyembunyian
hampir sama.
Watermarking atau tanda aff dapat diartikan sebagai suatu teknik penyembunyian data atau informasi  "rahasia" kedalam suatu data  lainnya untuk ,,ditumpangi"  (kadang disebut dengan host data), tetapi  orang lain tidak menyadari kehadiran adanya data tambahan pada data host-nya. Jadi seolah-olah tidak ada perbedaan antara  data host sebelum dan sesudah  proses wrttermarkirzg' Disamping  itu
data yang ter-watermark harus tahan (robust) terhadap  Serangan-serangan baik secara sengaja maupun tidak sengaja untuk menghilangkan  data watermark  yang terdapat didalamnya . Watermark  juga harus tahan terhadap  berbagai jenis pengolahan/proses
digital yang tidak merusak kualitas data yang  ter-watermark.
ffierLndunganKeaslianCitradenganTeknikWartermarking,,
EDISI MEI2002, Volume VII, No.2 ISSN | 0854-9524

## 3. APLIKASI  WATERMARKTNG
Beberapa aplikasi dart  woterntarlcing  yang  pernah dike{akan dapat dilihat pada bagian bawah berikut ini :
Broadcast Monitoring
l4/atermarking dapat digunakan dalarn broadcast monitoring dengan menambahkan watermark  yang unik kedalam tiap video ataupun  sttara sebelum ditayangkan oleh stasiur-r televisi atau disiarkan oleh stasiun radio. Dzrn sebuah  stasitttt pengamat otomatik akan  menerima tayangan  tersebut sehingga  dapat mengekstrak informasi watermarlc yang dibawanya dan mencatat kapan dan dimana tayangan tersebut muncul.

## Owner Identification
Keterangan hak cipta biasanya ditulis pada buku ataupun pada foto-foto daiam bentuk @waktu, pemilik, tetapi keterangan ini ditulis secara eksplisit dan kelihatan.
Der-nikianjr,gapadafihnbiasanyadiletakkanpadaakhirfilm,sedangkanpadakaset atau CD audio diletakkan pada kotak  pembungkusnya.
Kekurangan dari cara diatas  adalah semua informasi mengenai hak cipta tersebut dapat dihilangkan baik dengan sengaja ataupun tidak disengaja seperli hilangnya kotak pernbungkus kaset atau CD audio, filrn dipotong untttk dianlbil sebagian  saja, gambar juga dapat dipotong (cropping), dan  sebagainya'
Dengan demikian  watermarking tampaknya dapat digunakan  sebagai tool untuk owner  identification,karena  informasi  hak cipta tersebut diletakan  didalam data host- nya dan merupakan  bagian  dari  data ftosl tersebut, sehingga  usaha untuk menghilangkan informasi hak cipta tersebut dapat  menurunkan kualitas dala host-nya.
"Perlindungan Keaslian Citla dengan  Teknik  Wartermarking"
t67
EDISI MEI 2002, Volume VII, No. 2
ISSN :0854-9524
Proof of Ownership
llatermarking  selain dapat digunakan untuk  tanda pengenalan pemilikan (owner identifi,cation) seperti yang disebutkan  diatas, juga dapat digunakan  untuk pembuktian kepemilikan. Pembuktian kepemilikan ini diperlukan pada saat dua orang memperebutkan hak kepemilikan atau menyatakan bahwa d,ata digital tersebut  adalah miliknya. Jadi untuk membuktikannya dapat digunakanwatermarking. Tentunya  segala sesuatu relugasi  hukumnya  harus ditentukan secara  benar dan semua ini memerlukan usaha yang sulit.

## Authentication
Untuk membuktikan bahwa suatu data digital itu benar-benar asli dan tidak mengalami sedikit perubahan  apapun juga dapat diterapkan dengan prinsip watermarking.  Pembuktian bahwa data tersebut asli tanpa perubahan  apapun meskipun perubahan kecil yang tidak dapat dipersepsi  oleh mata atau telinga seperti  penambahan pada citra diam beberapa garis halus pada tempat-tempat  tertentu  atau perubahan degradasi warna  yang tidak disadari oleh mata sangat perlu untuk aplikasi-aplikasi tertentu  seperti  pada citra medis.
Sebelumnya pembuktian  keaslian ini pernah dilalukan dengan metoda ctyptography.  Dimana signature cryptography yang berkaitan dengan  data (dalam hal ini citra) tersebut diekstrak dan disertakan  dengan data asli tersebut. Bila te4adi perubahan sedikit saja pada  data  aslinya  maka signature ctyptography-nya otomatis akan berbeda. Tapi sayangnya signature ini merupakan data tambahan yang dikirimkan bersamaan dengan data aslinya  ataupun diletakkan pada header dari data tersebut. Dengan demikian signature  tersebut  dapat  dengan mudah  dihilangkan, sehingga pembuktian  keaslian tidak dapat dilakukan lagi.
Dengan watermarking, drmana digabungkan  dengan isi data tersebut, maka kemana pun data tersebut, baik dr-cropping, diubah ke dalam  format digital lain, dan sebagainya, watermarknya tetap akan ada bersama  dengan host datanya.
168
"Perlindungan Keaslian Citra  dengan  Teknik  Wartermarking,,
EDISI MEI2002, Volume VII, No' 2 ISSN | 0854-9524

## tiingerprinting
Fingerprinting atau  transaction al watermarlc merupakan aplikasi watermarking dengan menyembunyikan  informasi  watermark yang berbeda-beda kepada tiap data digital yang didistribusikan. Biasanya untuk aplikasi pelabelan hak cipta' broadcast
monitoring,semuadatadigitalyangakandidistribusikandiisikandenganinformasihak cipta  yang sama.
Fingerprinting  biasanya  digunakan bila terjadi tran-sak'i  sebuah data digital
antara pemilik dengan  seolang konsumer, misalnya sebuah provider memberikan senrice video on Demand, maka data yang  akan didistribukan tersebut drwatermarlr
dengan informasi asal dan tujuan mungkin juga waktunya' Jadi biia terjadi perdagangan atatt pembajakan terhadap data digital yang pemah ditransaksikan, maka dapat
diketahui sumber kebocorannya  atau pembajaknya. Penjelasall lnengenai f,rngerprinting
akandibahaslebihlanjutpadabagianaplikasivideowatermarlcingpadabroadcasting dan streaming video.
Copy Control
PenggunaanwatermarksebagaicopycontrollrampirSamadengancopy protection yang digunakan  pada disket-disket (disk-protection) beberapa tahun yang lampau. Penerapan watermarking sebagai copy control  hants disertai dengan penanaman watermarking detector pada perangkat  harclware untuk membaca data
digital  tersebut. Bila detector  mendeteksi  adanya watermarkpada data digital yang akan dibacanya, maka beberapa proses yang dapat dilakukan  hardware  tersebut misalnya
peng- copy -an akan dt- dis ab I e-l<an'
Aplikasicopycontroljugasudalrdikerrrbangkanuntukditerapkanpada perangkat modern  saat ini seperti pada DVD player' Tentunya penerapal]nya  harus
disepakati oleh seluruh  pembuat perangkat player  untuk menambahkan rangkaian detector  watermarlc  tersebut'
"p"ffi,l-"
Cit,u  J.r]gun  Teknik  Wa|termarking"
EDISI l{BI2002, Volume VII, No.2 ISSN 10854-9524

## Covert  Communication
Salah  satu aplikasi  steganography pada awalnya  adalah untuk komunikasi rahasia terutama pada jaman perang.  [Vatermarking sebagai perkembangan  dari steganography  juga dapat  digunakan  sebagai media untuk mengrimkan pesan-pesan rahasia  kepada sekutu sehingga tidak diketahui  musuh. Aplikasi  watermarking sebagat media komunikasi rahasia lebih dikenal sebagai data hiding.

## 4. KARAKTERTSTIK WATERMARKING
Ada beberapa karakteristik  sistem watermarkizzg seperti  robustness, tamper resistance, fidelity, dan computational cost. Dimana  setiap karakteristik tersebut terdapat trade-off diantaranya.  Evaluasi terhadap karakteristik  sistem watermarking tidak sama untuk semua aplikasi, sehingga pemilihan trade-off yang  sesuai harus  benar-
b enar dip ertimbangkan b erdasarkan ap likasi w a t er m ar kin g.
Robustness
lV'atermark  harus robusl artinya  watermark di dalam host data harus tahan terhadap beberapa  operasi  pemrosesan digital yang umum seperti konversi dari digital ke analog  dan sebagai dari analog  ke digital, dan kompresi  terutama kompresi lossy.
Kadang-kadang sebuah watermark  hanya tahan terhadap sebuah  proses  tetapi rentan  terhadap  proses yang lain. Tetapi untungnya dalam banyak  aplikasi, ketahanan watermark terhadap  semua proses  yang mungkin tidak diperlukan dan dianggap terlalu berlebihan. Biasanya  watermark harus  tahan  terhadap  pemrosesan sinyal yang terjadi hanya  antaraproses  embedding (penyembunyian watermarking dalam  data) dan  deteksi.
Contohnya aplikasi watermarking  pada televisi, jadi yang  ditekankan disini adalah proses kompresi lossy, transmisi analog, dan sebagainya.  Sedangkan aplikasi watermarking pada  suara  yang melalui kanal  telepon berarti batasan bandwidth sekitar
fl0 "Perlindungan Keaslian Citra dengan  Teknik  Wartermarking"
EDISI MEI 2002, Volume VII, No. 2 ISSN 20854-9524
,,,
4000 Hl tipe data analog, dan sampling atarr resampling pada beberapa central telepon ffice (CTo).
Tetapi untuk aplikasi autenthication, justru watermark  diharapkan serentan mungkin terhadap  proses  pengolahan sinyal digital yang mungkin  terjadi atau hampir seluruh proses pengolahan sinyal digital yang dapat diiakukan.
Jadi ukuran robustness  terhadap proses tefientu  yang diperlukan  untuk aplikasi terlentu mungkin tidak diperlukan dalam aplikasi yang lain. Untuk menentukan  ukuran robustness harr,rs terlebih dahulu dipikirkan aplikasi apa yang akan  menggunakan sisten-t watermarlcing.

## Tamper  resistance
Yang dimaksud dengan tamper  resistance adalah  ketahanan sistem watermarking terhadap kemungkinan adanya  serangan  (attack)  atau usaha untuk menghilangkan,  merubah  bahkan untuk memberikan watermark palsu terhadap suatu host  data.
Ada beberapa jenis serangan  (attack)  terhadap sistem watermarking'.
D Active attac/<s. Merupakan serangan dimana seseorang berusaha untuk menghilangkanwatermark yang  terdapat  didalam host data.
tr Passive  attacks.  Berbeda  dengan active attacks, dimana serangannya hanya ditujukan untuk mengetahui  apa tsi watermark  tersebtt, jika memang  ada  di dalam host data.
o Collusion attqcl{.s. Serangan ini merupakan  usaha seseorang untuk menghasilkan sebuah copy dari host data yang tidak memiliki watermark dengan  memanfaatkan beberapa host data yang memiliki berbagai watermark, seperlti pada aplikasi fingerprintirzg. Serangan ini merupakan serangan khusus  yang termasuk dalam active attacl<s.
tr Forgery attacks. Serangan ini tidak hanya berlujuan untuk membaca atau rnenghilangkan watermark  yang ada, tetapi juga menanamkan suatu watermark
"Perlindungan Keaslian  Cih'a  clengan Teknik Wartermarking"
t71
EDISI N{8I2002, Volume VII, No.2
ISSN :0854-9524
:' yang baru (tentunya  yang valid) ke dalam svatrl host data. Serangan ini cukup menjadi  perhatian  yang  serius  terutama untuk aplikasi bukti kepemilikan  (proof of ownership)

## Fidelity
Salah satu trade-off antara karakteristik watermarking  yang  sangat kelihatan adalah  antara  robustness dengan fidelity. Dalam beberapa literatur fidetity kadang disebut dengan invisibility untuk jenis data citra dan video atau inaudible untuk data jenis suara. Yang  dimaksud dengan fidelity disini adalah derajat  degradasi host data sesudah diberikan  watermark dibandingkan  dengan  sebelum diberikan watennctrk.
Biasanya blla robustness dan watermark tinggi maka memiliki fidelity yang rendah sebaliknya  robustness yang rendah  dapat membuat fidelity yang tinggi. Jadi sebaiknya dipilih trade-off yang sesuai, sehingga  keduanya dapat tercapai  sesuai dengan tujuan  aplikasi.
Untuk host data yang berkualitas tinggi makafidelity drtuntut setinggi  mungkin sehingga tidak merusak  data  aslinya,  sedangkan host d,atayang mem rhki  noise  (kualitas kurang) maka fidelitynya bisa rendah  seperti  pada  suara pada siaran radio, suara  pada telepon ataupun broadcast acara televisi.

## Computational  Cost
Ada beberapa aplikasi yang menuntut  proses watermarking balk embedding maupun extracting bekerjasecara realtime, adajuga yangmengharapkansalahsatu batk extracting atau embedding s aja yang r eal time ataupun duanya b oleh tidak r eal time. Contohnya untuk aplikasi  owner identification atau proof  of ownershlp, proses watermarking balk embedding  maupun extracting tidak perlu real time, sedangkan untuk aplikasi fingerprinting pada service video on demand, maka  proses embedding watermark  harus dilakukan secara real time.
172 "Perlindungan Keaslian Citra  dengan  Teknik  Warterrnarking"
EDISI MEI2002, Volume VII, No. , 'l ISSN z 0854-9524
Setelah mengupas secara singkat aplikasi  watermarking  serta beberapa karakteristik sistem watermarking, maka  sekarang  akan lebih difokuskan pada aplikasi watermarking  untuk tipe data video baik untuk  video broadcast monitoring terhadap siaran acara televisi, periklanan  maupun untuk real time Video on Demanrl setta aplikasi watermarking pada copy control.

## WATERMARKII\G PADA TRANSFORMASI DOMAIN
Seperli  diketahui  bahwa  perlindungan  hak cipta membutuhkan  watermark yang kuat terhadap  berbagai  serangan. Disamping pada spatial  domain, discrete cosine transform (DCT) atau discretefourier transform (DFT), ternyata juga menjadi  dornain citra yang baik dipakai untuk  watermarking. Dalam hal ini, watermark dengan spektrum  tersebar, yang dilekatkan  pada  frekuensi  menengah yang sesuai, mernberikan perlindungan invisibility  (yang tak terlihat),  dan kekuatan yang meningkat  terhadap kehilangan kompresi  dan modifikasi geometrikal terlentu.

## Discrete  Cosine Transform
Salah satu teknik Watermarking adalah transformasi matematik yang dikenal dengan nama Discrete Cosine  Transform disingkat DCT. Transformasi adalah mekanisme  pengubahan data yang ada ke bentuk data yang lain, baik kuantitas dan kualitasnya, sehingga  memperrnudah kita dalam  melakukan  analisis  terhadap data tersebut. Hal penting lainnya tentang transformasi ini adalah  sifatnya y ang reversible (dapat dibalik). Watermarking dengan spektrum  tersebar dalarn citra domain DCT telah dikemukakan oleh Cox dkk. Skema mereka  mempertahankan keaslian citra setelah dilakukan perubahan  yang sesuai pada koefisien DCT. Prosedur deteksi melibatkan penggunaan citra asli dalam usaha untuk mengatasi masalah perubahan citra secara geometris.
"Perlindungan Keaslian Citra  dengan  Tekmk Wartermarking"
t73
EDISI MEI2002, Volume VII, No. 2 ISSN | 0854-9524
Kita mengambil  rangkaian  satu-dimensional (1-D) dan koefisien  DCT pada citra X yang dibentuk dengan susunan zigzag,  yang  dilambangkan  oleh Z dari domatn  2-D
DCT :
DCT (X(n,m)) o Z -+ Y : {Yt, Yz, Yt, " "\
Sinyal watermark  ditentukan dengan rangkaian  pseudo-random dari nomor M rrs'l yang mengikuti  distribusi  normal dengan  mean nol dan unit perbedaan :
W: {*,, wz, .....,',ru} II/t e(- d,d) cIR (1)
Pelekatan watermark terjadi dalam subset domain Y yang terletak pada frekuensi
medium dalam interval  (L,M+L). pelekatan tersebut multiplikatif :
Y,'*'=Y,+6lY,lw,-r, L<i <M+L Q)
citra watermark diperoleh dengan menerapkan transformasi  invers :
t,  - z-r o IDCT (yw),  yw: { Y,(*), Yr$), .....} (3) AW-  L'  urlJ\-r \rw,r'
Karena  perubahan (2) bisa menghasilkan  distorsi  signifikan  dalam citra watermark'
maka visual  masking  harus  digunakan.  Dengan  cara ini, watermark  casting diproses
dengan tepat dalam  usaha untuk menghasilkan  perubahan kecil dalam bagian citra homogen dan  dalam bagian  yang sangat bertekstur'
Deteksi  didasarkan pada korelasi antara watermark w dan tes citra X* dengan koefisien  DCT Y.: {YlA, Yro, ""} ' R = lf v. t*iw,

## M1"
Dengan  ca.a yang sama korelasi R mengikuti  distribusi normal' Dengan kehadiran
visual masking,distribusi mempunyai nilai  dan perbedaan :
(s)
Keputusan a khir t entang  k eberadaan w atermark diperlukan u ntuk m enentukan nilai threshold Rs,.", Total kesalahan diperkecil  untuk &h,., : aplf.ltZ '
Spektrum watermark  tersebar dalam domain DcT menunjukkan daya tahan
(4) 15p,,-, fY"=Y*  , ol- tt =l ,'i'
.  d.  =__ r R [0, otherwise M
174 "P"rUt d".g*, K".tlian Citra  dengan  Teknik  Wartermarking"
EDISI MEI2002, Volume VII, No.2 ISSN | 0854-9524
tinggi terhadap modifikasi.  Seperti kompresi JPEG, filtering, histogram equalization (penyamaan histogram) dan besar/kecil ukuran  citra juga intemal cropping  atau penggantian  sebagian obyek. Meskipun demikian, kekuatan watermark  seperli itu merupakan  suatu kerugian bila yang  dikehendaki adalah verifikasi isi. Kita harus mencatat bahwa domain DCT tidak invarian di bawah rotasi c itra, w atermark  akan t idak t erdeteksi s etelah t erjaadi se rangal1. Bagian citra yang dilakukan cropping dan resize berisi formasi watermark tetapi sinkronisasi  watermark  memerlukan pengetahuan ukuran citra  asli yang sudah tersedia.

## 6. KESIMPULAN
Digital Watermarkirg merupakan topik penelitian yang barr-r. Kemajuan yang penting  telah terjadi akhir-akhir ini dan banyak teknik baru telah ditampilkan dalam literatur. Penelitian  watermarlring terutama sekali difokuskan  pada masalah  kekuatan atau daya  tahan watermark untuk perlindungan hak cipta. Dapatkah suatu watermark tahan  terhadap  semua pemrosesan teknik serangan citra dalam memperlahankan kualitas produk yang diciptakan?  Jawabnya mungkin bisa "ya" untuk serangan- serangan yang telah dikenal saat ini. Namun, apayang akan terjadi dengan  serangan pemrosesan citra di masa mendatang atau metode  penghilangan kompresi? Watermarking dan kompresi merupakan teknik-teknik yang terus berkembang.
Watermark mungkin bisa menjadi kuat dibawah kompresi  JPEG, tapi hal ini bisa menjadi sesuatu yang tidak  benar untuk teknik  yang  lebih kuat, yang mana mungkin akan terjadi di tahun-tahun  mendatang. Sekali  produk watermark keluar dalam distribusi  pubJik, maka  menjadi  rentan  terhadap  serangan apapun di masa datang. Teknik  anti-watermarking telah dikembangkan  berdasarkan  berbagai  macam kebutuhan pemrosesan  citra.
"Perlindungan Keaslian Ciha  dengan  Teknik  Wartermarking"
\75
EDISI MEI2002, Volume VII, No.2
ISSN | 0854-9524
J. 4.

## DAFTAR  PUSTAKA
1. A. Piva, M. Barni, F. Barlolini, V.Cappelhni, "A DCT-Domain System for Robust -
Image Watermarking",  Firenze, Dipartimento di lngegneria Elettronica, Universita  di Firenze, i 998
2. A. Piva, M. Barni,  F. Bartolini, V.Cappellini, "Threshold Selection for Correlation- Based  Watermark  Detection",  Dipartimento di lngegneria Elettronica, Universita  di Firenze
A. Piva, M. Barni, F. Bartolini, V. Cappellini, "Image Watermarking for Secure Transmission over Public Network ", Fuenze, Dipartimento di Ingegneria Elettronica, Universita dt F irenze, 1982
J. Zhao and E. Koch, Proceeding of the Int. Congress on Intellectual  Property Rights for Specialized Information, Knowledge and New Technology, "Embedding  robust labels into intages for copyright  protection ",Ylenna,
August 1995,242-252.
t76 "Perlindungan Keaslian Citra  dengan  Teknik  Wartermarking"